Электроразведочная станция для работ по методу вызванной поляризации с гармоническими токами Советский патент 1980 года по МПК G01V3/02 

Изобретение относится к области геофизики и мЬжет быть Использовано ля проведения элёктроразбедоч{ш абот. . - ..:.;... .-,. . :: :...

Известны электроразведочЕшё станции, состоящие из генераторной установки и измерительной лабораторий, позволякяцие получать лишь неЬпр ёленные и невысокой точности данные фазовых измерений в силу неопределенности фазового сдвига резонанйг ного усилителя в геиераторвЬй установке и применения грубого фазометра а измерительной лаборатории .

Известна также электрсразведочная станция, состоящая из генераторной установки, содержащей кварцёвьЬ эадеиощий генера тор, делитель частоты, формирователь йшпульсов, инфвёртор, источник постоянного тока, передающую радиостанцию с модуляторбм, и измерительной лаборатории, состоящей из измерительной устанс вки гармоник принятого сигнала, каждый канал которой содержит датчик сигнала, избирательный усили/гель формирователь импульсов, высокоточный регисгтратор, и приемной радиостанции 2 .

Однако при работе с этой станцией не предусмотрено измерение фазового сдвига (времени запаздывания) гармоник Фока в питающей линии, из Iгняющeгося во времени за счет увеличения активного сопротивления линии вследствие подсыхания пород вблизи электродов заземления гфи пропускании 0ка. Другой недостаток станции свя зан с тем, что при работе с ней по . методу вызванной по}1яризации. (ВП) измеряется суммарный фаэовьй сдвиг (время запаздывания) обусЛЕовленпый не только поляризационными, но и Индуктивными явлениями. При переходе к конечшм результатам в пгюцессе обработки измерений происходит потеря точности а определении параметра поля1жзуемости.

Целью изобретения является повышение точности непосредственного определения параметра поляризуемости.

Поставленная цель достигается тем,что в генераторную установку предлагаемой станции включены согласующий резистор, оптрон, двухканальный избирательный усилитель с импульсными формирователями фазовой

716102 отметки, йереключатель рода рабо fa ; rfptr этъй йход оптрбнЖ тйзШглю н к согласующему резистору, а выход сЬ1ёдйнен через переключатель рода работы с входом двухканальногр изби йтёльного усилителя, вйхсд которог импульсные формирователи фазовой отметки и переключатель рода работа подключен к модулятору пёредйтчика 15адиостанции, в йзМерйтШькую лабораторию включен переключатель рода работы, а регистратор выполнен в виде измерителя интерва.лов времени, при этом три входа .переключателя роДа работы соединены с выходами избирательного усйлителя гармоник каждого канала через импул ные фop в poватели фазовой отметки и выходом приемной радиостанции, а два выхода Переключателя рода работ соединены с двумя входами измерител интервалов времени. На ч 1 1й«еПрив ёна упрощённая функцкЬваяьная схема предлагаемой станция.. ,,: Генераторная установка содержит кварцевый задакший генератор 1, делит ь частоты и фррмиТроватити iiiMпульсов запуска инверторов 2, йнтае тор 3, источник 4 постоянного тока, оптрон 5, двухканэльйЫй избирательный усилитель б, 7 с импульсными формирователями 8, 9 фазовой отметки, переключатель 1О рода работы и передающую радиостанцию 11. Измер тельная лаборатория содержит датчик 12 сигналов (заземленная линия, индукционная рамка, магнитометр), дву канальный избирательный усилитель 13, 14 с импульсными формирователями 15, 16 фазовой отметки, переключатель 17 рода работы, высокоточный измеритель 18 интервалов времени и приемною радиостанцию 19. сГтанция работает следуивдим образом. Сигнал с выхода кварцевого генер тора 1 делится делителем ча стоты 2 до нужного значения (коэффициент деления устанавливается оператором генераторной установки) , ф6рМйЕ уё с в импульсы достаточной амплитуды и длительности и поступает на 3aWcK инвертора 3. Последний Преобразует постоянный ток от источника j4 в ;п йодй4ескйй ток почти прямоугоЬьной формы в источнике поля (нагрузка . Сигнал с согласующего резистора Нщ через оптрон 5 поступает на вход двухканального избирательного усилителя 6,7. Синусоидальное напря жение с выходов этик усилителей превраща;е ся в узкие импульсы, Отме чающие моменты перехода гармонического напряжения, через нуль формирова1телями 8 и 9 импульсной фазовой отметки. На входахпереключателя 10 рода работыдействуют импуль сы фазовой OTMetkH, В зависимости 6т положения переключателя 10 вход передающей радиостанции 11 соединяется либо с первым, либо со вторым каналом двухканального избирательного усилителя. .л В измерительной лаборатории сигнал, принимаемый датчиком 12 поля, , усиливается и фильтруется йзбиР ® ными усилителями 13 и 14. Далее .моменты перехода через нуль этих гармонических сигналов отмечаются узкими импульсами вблоках 15 и 16, и эти импульсы поступгиот на входы формирЬвателей 17 рода работ. На третий вход переключателя 17 подаются импу ль ся, принимаемые из генераторной установки приемной радиостанцией 19. В зависимости от положения переключателей 10 и 17 с помощью высокоточного измерителя 18 интервалов времени можно измерять либо время запаздывания сигнала первого или второго канала избирательного усилителя относительно сигналов, принимаемых по радиоканалу, либо время запаздавания сигналов первого канала избирательногоуёилителя приемной лаборатории относительно второго. Эти Позволяют с высокой точностью определять параметр прляризуемости земли. При измерении параметра поляризуемости с помощь фазовых измерений (измерений времени запаздывания) существуют два вида помех: во-первых, в измеряемый фазовый сдвиг (время запаздывания) входит величина, создаваемая не только поляризуемостью, но и электродинамическими эффектами; во-вторых, в измеряемый фазовый сдвиг (время запаздывания) входит неопределенная величина начального фазового сдвига (время запаздывания ) гармоник тока в источнике поля. Предложенное устройство позволяет избавиться от обеих указанных погрешностей. Полевыми и лабораторными измерениями установлено, что фазовый сдвиг электрического или магнитного поля рцп обусловленный поляризаци ей пород, практически не завирит от частоты в большом диапазоне ее измерения . Фазовый же угол индукционного происхождения ( t ) на достаточно низких частотах прямо пропорционально зависит от частоты. Суммарный фазовый сдвиг, присущий какой-либо из гармоник с частотой , в общем случае равен сумме Чм-Ku), Чвп и неопределенного начального фазового сдвига f где К - коэффициент пропорциональности, зависящий от и размеров полевой установки и производимости земли. .Поскольку индукционный фазовый сдвиг f прямо пропорционален частоте, то измерение .1времййи запавдывамия между двумя гармониками должно исключить этот вид погрешности,- ..-/ ,

Действительно, положив для простоты и приняв, что гармбийки отличаются в п раз, получим для времен запаздьАвания

KU)-v4

ВП

U)

hKttj4-4

вп

VIUU

nil,

и для их разности u.-t

ш вп

,2

При измерении времени запаздщвания между гаЕмЬникаМи tj 2 Рвк/вочатель род& работ в измерительной Лигбра тории, устанавливают в положение; когда формирователь 15 импульсной фазовой отметки первого канала соединяется с одним входом высокоточного измерителя 18 интервалов времени, а формирователь 16 импульсной фазовой отметки второго канала: соединяется со вторым входом формирователя- 18, Время запаздывания (фа;зовый сдвиг) в измерительной аппаратуре учитывается, как в прототипе при помощи подаваемого на вход кешибровочного сигнала с нулевым запаздыванием (фазовымсдвигом),

Теперь учтем-, что Ч ( л-Ь О) и в общем случае

.1 ПЧ ..

cmi;%- - o.

где uto- неопределенное начальное время запаздывания между гармониками , существующее в источнике поля . Только в том случае, когда лЪо с тановится величиной известной, результат измерения времени запаздывания между сигналами по двум каналам дает полезную геологическую информацию.

Предлагаемая станция позволяет измерить и величину t. Определение л-Ьопроизводят за два цикла измерений .

В первом, рабочем цикле сигнал с шунта Нц, через оптрон 5 подается на вход двухканального избирательного усилителя 6,7, В зависимости от того, измеряют гармонику первого или BTOFforo сигнала, к модулятору радиостанции 11 подключают, соответственно, импульсный формирователь 8 или 9. В измерительной лаборатории переключатель 17 рода работы устанавливают в положение измерения первого или второго канала в соответствий С положением переключателя -рода работы в reHepaTcJpHOM устройстве. При э.том ко второму входу измерителя йнтё ртеалов времени подключают выход приемной радиостанции 19, Измеренное при этом время запаздывания будет равно , для первого канал

А второго .канала. Здесь ЛЬ.о I 2,0 времена запаздывания гармоник тока, соответственно, первого и второго каналов в источни, ке поля; .

u.t,2, .,0.- времена запаздывания, ссэответственно, гармоник первого и второго каналов во всем тракте (блоки 5,6,7,8,9,10,11) аппаратуры, - расположенной в генераторной установ0

ке ;

д,д г л.. -времена запаздывания, соответственно, гармоник первого и второго каналов во всем тракте (блоки 12Д3,14,15,16) аппаратур

5 расположенной в измерительной лаборатории.

Во втором калибровочном цикле,. переключатель 10 рода работы устанавливают в такое положение, при

0 котором на йход двухканального усилителя в генераторной установке подают калибровочный сигнал с нулевым временем запаздывания между гармониками (напряжение прямоугольной фор№1) ИЗ блока 2, Снова измеряют время

5 запаздывания гармоник первого и второго каналов в измерительной лаборатории 2к Очевидно

.,.0

2,,Л

35 и Pa3HocTb(,.(,)

Величина ut определяется без непосредственного сближения генераторной и измерительной установок и с использованием только одного 40 высокоточного измерителя интервалов , расположенного в измерительной лаборатории.

Истинный параметр поляризуемости определяют по формуле

,. --...-Ч.

где нижняя из применяемых гармоник ;

п - соотношение между применяе50 кыми гармониками,

.В частности, при использовании первой и третьей гармоник сигнала прямоугольной форкы

55

V-f()

Обычно uto изменяется довольно медленно, и его измеряют 2-5 раза в день. Основное рремя предлагаемая станция работает в режиме измерения времени запаздывания между гармон.иками первого и второго каналов-.

Таким образом, предлагаемая станция позволяет с высокой точностью